Ça grouille là dessous !

Petite devinette : Ils sont des millions de milliards tout autour de nous et il y en a des millions de sortes différentes, mais on n’est pas foutu de les voir alors que c’est grâce à eux si on est là. Qui sont-ils ?

Bien évidemment, ce sont les microorganismes!

En ces temps où on parle de virus, de maladie et de pandémie, il fait bon de rappeler que tous les « microbes » (si tant est que les virus en soient) ne sont pas des pathogènes. D’ailleurs, une très faible partie des microorganismes sont pathogènes pour l’homme, pour les animaux ou pour les plantes. Le problème, c’est que dès que l’un d’entre eux fait une bêtise, on en entend parler à tout va, et on stigmatise toute la communauté. En réalité, la très grande majorité des microorganismes joue un rôle crucial et bénéfique pour les écosystèmes et pour l’être humain.

Pour vous expliquer cela, je vais m’intéresser à ce qui se passe sous nos pieds. Non, pas à vos chaussettes… mais dans la « terre » comme on l’appelle communément. En sciences, le terme de rigueur c’est « sol ».  Le sol est généralement perçu comme un « truc » (on ne sait pas trop bien ce que c’est, pourtant Boris nous en parlait déjà là dans un contexte un peu particulier) sur lequel on marche, sur lequel on construit des bâtiments, dans lequel on enterre nos morts. C’est sale quand on s’amuse à jardiner et invisible quand on roule en voiture. Mais contrairement à l’idée qu’on s’en fait, le sol est une mine d’or, un trésor inestimable et avant tout un patrimoine universel. 

Le sol (celui-là même qui est sous vos pieds, nul besoin de voyager) est la 3^ème frontière biotique de notre planète. Tout comme les grands fonds océaniques et les canopées des forêts équatoriales, il renferme une biodiversité extraordinaire qui est malheureusement en grande partie inaccessible. 

Après "Space. The last frontier", le prochain épisode sur les sols ?

Comme on le voit sur le graphe ci-dessous, ce sont les bactéries et les moisissures (aussi appelées champignons), donc les microbes, qui dominent cette diversité invisible. Pour vous rendre compte, un gramme de sol (une cuillère à soupe en gros) contient jusqu’à 10 milliards de bactéries et compte jusqu’à 1 million d’espèces de bactéries. Alors impressionnés ?!

Proportion d'organismes vivants dans le sol (Atlas du Sol 2016)

Mais ce n’est pas tout. Toute cette diversité microbienne, en vivant sa petite vie, met en œuvre un grand nombre de fonctions qui se traduisent par des services écosystémiques. Ça veut tout simplement dire que les microorganismes travaillent pour nous. Sans eux, la surface de la terre serait couverte de cadavres d’animaux et de végétaux. Les microorganismes dégradent cette matière organique morte en éléments minéraux. Cette minéralisation participe au recyclage des éléments comme le carbone, l’azote, le phosphore et le soufre, qui sont les principaux constituants de la matière. Cette transformation de la matière organique en minéraux contribue à la fertilité du sol, nécessaire au développement, à la croissance et au maintien des plantes. Les microorganismes sont aussi impliqués dans la structuration physique du sol, sans quoi le sol ne pourrait être un support de construction ou de production agricole. Ajouté à cela, les microorganismes du sol jouent un rôle dans la protection sanitaire de l’être humain en participant à la dépollution de l’eau, de l’air et du sol d’une part et d’autre part en formant une barrière contre l’invasion de pathogènes. En effet la nature n’aime pas le vide, donc une diversité microbienne suffisante dans le sol empêchera les pathogènes opportunistes de se développer. Les microorganismes du sol nous rendent de nombreux autres services, et certains sont probablement encore inconnus et insoupçonnés. Mais ce qui est sûr c’est que nos modes de vie sont intimement liés à tous ces services dont on use (et abuse) gratuitement. 

Si vous avez compris l’importance des microorganismes dans les sols, alors vous avez compris l’intérêt de les étudier et de savoir comment tout cela fonctionne. Mais étudier des microorganismes, invisibles à l’œil, et qu’on ne connaît pas, ça ne doit pas être évident vous me direz… Heureusement, depuis une vingtaine d’années, les recherches en écologie microbienne bénéficient des nouvelles technologies développées au départ pour les recherches médicales. Une petite dizaine d’années après le lancement du projet de séquençage du génome humain en 1988, on s’est mis à vouloir séquencer le génome du sol. Ou plus précisément le métagénome, qui est l’ensemble de tous les génomes des microorganismes vivants dans le sol. Vous l’aurez compris… on étudie les microorganismes du sol grâce à leur ADN. Plutôt fûté mais assez complexe techniquement parlant ! Le séquençage nous dit qui est là et en quelle quantité, dans la limite des capacités de détection. Maintenant qu’on arrive à toucher du bout du doigt cette immense diversité microbienne, les bases de données qui inventorient la diversité augmentent de façon exponentielle. Le plus gros problème auquel les chercheurs se confrontent aujourd’hui, c’est le temps nécessaire pour recueillir des informations sur chaque espèce, ses fonctions et son écologie. Je ne vous en dis pas plus aujourd’hui, mais promis je reviens très vite pour vous parler de ces petites merveilles de la nature. 

Vers la fin du monde ?

Quel joyeux titre en cette période suivant les fêtes … non ne partez pas tout de suite ! Aujourd’hui, on va parler de changements climatiques à court terme, et particulièrement de ce qui va nous arriver dans la poire dans les quelques dizaines d’années à venir. Pour cela je me suis basé sur l’article de Burke et al., paru cette année dans la revue PNAS.
Je ne vous apprends rien en disant que ça chauffe sur la planète : le dernier rapport du GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat, en anglais IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change) stipule que d'ici 2030 à 2052, l’augmentation de température à l’échelle de la planète atteindra 1,5°C, compte tenu des tendances actuelles de l’humanité à émettre du CO2 (qui, je le rappelle, est un gaz à effet de serre ayant un impact direct sur le changement climatique). Donc, ça n’est pas prévu pour le siècle prochain, non non. Mais bien dans quelques décennies… voire bien plus tôt que ça, en fait.
Pour rappel, une augmentation aussi rapide de la température globale aura un impact direct sur – dans le désordre – les régimes de précipitation, la fonte des glaciers et la montée du niveau des océans, l’augmentation significative des épisodes d’inondations, l’accroissement en force et en fréquence des tempêtes tropicales et des ouragans, l’aridification des terres arables, l’acidification des océans, etc. Ce qui aura pour conséquence – au choix – l’altération des productions agricoles, une augmentation des flux migratoires des populations, la disparition de certaines villes sous les eaux, etc., etc.
Je continue ?
Alors, en termes de réjouissances, à quoi devons nous nous attendre au juste ? Parce que c’est bien beau de se dire que le climat va changer, mais ça serait quand même chouette de savoir comment, pour pouvoir passer ses dernières vacances dans un coin tranquille avant l’apocalypse (moi, sarcastique ? jamais voyons). Ça tombe bien, parmi les nombreuses études scientifiques qui parlent de ce sujet (c’est très en vogue en ce moment de parler du climat, on se demande pourquoi tiens), en voici une qui propose différents scénarios pour savoir à quelle sauce on va être mangé. Mais avant de détailler les résultats de cette étude, on va faire un point météo.

Le climat a-t-il toujours été celui qu’on connait actuellement ?

Eh bien en fait… pas du tout. Notre petit cocon douillet climatique, tel qu’on le connait encore actuellement et depuis que l’humanité garde trace de ses observations sur la météo, ne représente qu’une infime portion de ce qu’a pu être le climat au cours de l’existence de la Terre.
Sans nécessairement remonter aux temps anciens (genre quand les océans n’existaient pas et que la Terre était une grosse boule de lave en fusion, lors de sa formation au sein du système solaire il y a quelque chose comme 4.5 milliards d'années, à la louche), on peut distinguer plusieurs périodes spécifiques durant lesquelles le climat de notre chère vieille planète n’était pas franchement celui d’aujourd’hui. Spécifiquement, au cours de l’histoire « récente » de la Terre, on distingue quelques périodes au cours desquelles se promener en bikini en Alaska était assez courant. Pour autant que l’Alaska ait existé à cette époque et que les bikinis aient été inventés, mais ceci est un détail.
Mais comment peut-on savoir que les températures étaient réellement différentes ? Clairement les stations météo de l’époque étaient inexistantes (je vois mal Evelyne Dhéliat faire le détail des prévisions météo). Pour remédier à cela, on utilise des techniques d’enregistrement du climat dans les glaces polaires, au moyen des isotopes stables. Pas de panique, je vous explique.

L’enregistrement du climat sur cassette VHS

Tous les éléments qui nous entourent sont constitués d’atomes, je ne vous apprends rien. Ces atomes sont caractérisés par leur numéro atomique, qui correspond au nombre de protons (particules chargées positivement), et par le nombre de masse, qui correspond à la somme du nombre de neutrons (particules non chargées) additionnés de celle des neutrons. Si le numéro atomique définit la nature de l’atome (hydrogène, oxygène, carbone, etc.), il peut s’avérer que deux atomes du même élément possèdent un nombre de masse différent. C’est le cas si par exemple un atome d’oxygène, dont le noyau est constitué habituellement par huit protons et huit neutrons, et qui se note 16O, se retrouve affublé de deux neutrons supplémentaires, ce qui se note 18O. L’oxygène 18O est ce que l’on appelle un isotope stable de l’oxygène 16O. Ces deux isotopes stables possèdent une masse différente (et par conséquent, un poids différent, vu que le poids est corrélé à la masse), du fait de la présence de deux neutrons, ajoutant une masse : l’isotope 18O qui se trouve donc plus lourd que l’isotope 16O …
Mais quelle importance dans notre cas ? Que viennent faire ces isotopes dans notre étude du changement climatique ? Patience, patience, j’y arrive ! Pensez à présent que l’oxygène peut se combiner avec l’hydrogène afin de former des molécules d’eau H2O, présentes en grande quantité sur Terre. Fondamentalement, une molécule d’eau comportant un atome de 18O va être légèrement plus lourde qu’une molécule comportant un atome de 16O… et ça, c’est la clé pour pouvoir mesurer les variations climatiques sur le long terme. Eh oui ! Car une molécule d’eau « lourde », c’est-à-dire qui comporte un atome de 18O, va avoir tendance à rester sous forme liquide (principalement l’eau des océans) plus facilement qu’une molécule d’eau « légère », c’est-à-dire qui comporte un atome de 16O. Les molécules d’eau qui subissent l’évaporation et le passage sous forme de vapeur d’eau (qui, je le rappelle, est un gaz), vont contenir respectivement moins de 18O que de 16O. Particulièrement, en période froide, lorsque l’évaporation est moins fréquente, les atomes de 18O vont être plus présents dans les océans, au détriment de l’eau présente sous forme de vapeur. Au final, la quantité de 18O dans l’eau vapeur va être appauvrie par rapport à celle située dans l’eau liquide, en période froide. Et c’est cette variation de la quantité de 18O dans la vapeur d’eau, directement associée à la température ambiante, qui est notre enregistrement climatique ! En effet, c’est à partir de la vapeur d’eau que se forment les précipitations, particulièrement les chutes de neige responsables de la formation des glaciers (aux pôles ou dans les hautes montagnes). La proportion de 18O dans les glaciers, directement dépendante de celle présente dans l’eau atmosphérique responsable des précipitations, sera alors emprisonnée successivement au cours des années, suite aux dépôts de précipitations les unes par-dessus les autres.
De la même manière, il est possible d’enregistrer les variations climatiques dans les sédiments marins, formés entre autres à partir des coquilles des animaux morts déposés sur les fonds marins (la craie des falaises calcaires de Normandie est un très bel exemple de sédiment marin). Les coquilles étant constituées de carbonates de calcium CaCO3, donc comportant trois atomes d’oxygène, on applique ici le même principe lié aux isotopes ayant des masses différentes, comme pour les glaces, à la différence ici que la relation est inversée. En effet, comme je le disais plus haut, le 18O va être retenu dans l’eau des océans particulièrement en période froide car il va être moins soumis à l’évaporation, étant plus « lourd » que le 16O. Par conséquent, les carbonates formés durant les périodes froides seront plus riches en atomes de 18O comparativement à ceux formés en période chaude.
On peut ainsi remonter très loin dans les climats du passé en étudiant les couches successives de glace et de neige déposées au cours du temps dans les glaciers, ainsi que des couches de sédiments marins. Ce principe nous permet ainsi de reconstituer les climats passés en faisant un lien direct entre les quantités de 18O et la température passée correspondante. C’est à l’aide ce fabuleux outils qu’on a pu déterminer qu’au cours de l’histoire de la Terre, le climat n’avait pas toujours été tel qu’on le connait actuellement.

Le climat à l’Eocène sous le sunlight des tropiques

Sur une échelle géologique dans l’histoire de la Terre, l’Éocène c’était hier. Bon, j’exagère, peut être avant-hier. Officiellement, selon la Commission Internationale de Stratigraphie, l’Éocène est une période allant de 56 à 34 millions d’années avant notre ère. Dis comme ça, ça semble proche, mais il faut s’imaginer que le premier fossile connu rattaché à l’espèce humaine a été daté de 300.000 ans  (soit, pour remettre ça à la même échelle de temps, 0.3 millions d’années). Donc, pas si proche que ça de nous, mais comparé à l’âge de la Terre c’est une poussière.
En tout cas, à l’Éocène, le climat global de la planète était particulièrement… chaud bouillant. Les enregistrements des sédiments de l’époque montrent que la température globale de la planète était – selon les estimations – de 5 à 8 degrés Celsius supérieurs à ce qu’on connait actuellement. Clairement, la Terre avait un autre visage et c’était plutôt dans l’esprit du Club Med’, séjours Caraïbes un peu partout sur la planète : pas de glace du tout aux pôles et des températures tropicales à des latitudes aussi élevées que le nord de l’Europe. Vous imaginez, bronzer les doigts de pieds en éventail sur une plage en Ecosse ? Non, moi non plus… mais force est de constater qu’à l’époque c’était tout à fait vraisemblable. Pour tout vous dire, la Terre ressemblait à ça :

La Terre reconstituée à l'Eocène - source

Pas une trace de glace aux pôles, des eaux tropicales un peu partout sur la planète, et des êtres vivants en conséquence (c'est à dire adaptés à des conditions de vie tropicales). Par la suite, le climat s’est un peu refroidit, et la Terre a commencé à ressembler à ce que l’on connait actuellement, mais un autre passage au cours de son histoire s’est avéré intéressant : le Pliocène, situé il y a environ 3 millions d’années.

Le Pliocène : pense à ton écran total 

Ce qui est particulièrement frappant (ouille) au Pliocène, c’est la quantité de CO2 présente dans l’atmosphère à l’époque. Bon, dis comme ça… ce n’est pas évident. Mais, si je vous dis qu’à cette période, la quantité de CO2 – qui est un gaz à effet de serre, entre autres responsables du changement climatique actuel – était de 400 ppm (partie par million), soit constituait 0.04% de l’atmosphère, ça ne vous dit rien ? Non, toujours rien … Eh bien, 400 ppm de CO2, c’est exactement la quantité qui vient d’être atteinte pour ce gaz, au cours de notre ère industrielle. Ce qui signifie, en clair, que la concentration de CO2 actuellement présente dans l’atmosphère vient d’atteindre celle qui était présente au Pliocène. Et à cette époque, le climat était particulièrement aride, avec des sécheresses intenses à l’échelle de continents entiers. Là on ne parle pas de canicule… mais bien de surfaces entières brûlées par le soleil et balayées par des vents torrides lors des mois les plus chauds, avec peu de précipitations pendant les mois les plus froids pour contrebalancer le tout. Sexy hein ? Pas trop non.

Retour vers le futur climatique ?

D’après les estimations des auteurs Burke et al. 2018, si la tendance actuelle se poursuit en termes de production de CO2 atmosphérique, directement lié à l’augmentation globale de la température, on pourrait aboutir à la succession de deux scénarios climatiques. D’abord, d’ici 2030, on aurait un retour du climat terrestre vers celui observé au cours du Pliocène, donc extrêmement aride, accompagné par une augmentation des températures globales entre 1,8 et 3,6 degrés plus chaudes qu’actuellement, sans oublier une fonte des glaces aux pôles accélérée et par conséquent, une augmentation du niveau des mers. Donc, adieu les villes côtières comme New York ou Londres, sans oublier tous les archipels d’îles dans le Pacifique qui verraient leur surface se réduire jusqu’à disparaitre sous les eaux.
Et ce n’est pas fini ! D’ici 2050 à 2140 (ici la fourchette est un peu plus large), on verrait revenir à la surface de la Terre des climats dignes de l’Éocène, avec des faunes et flores tropicales provenant des zones équatoriales qui supplanteraient les faunes et flores tempérées actuelles à des latitudes élevées et une absence totale de glaces au niveau des pôles. Ici, les changements ont lieu dans un laps de temps si court que les espèces n’auront pas ou peu la possibilité de s’adapter sur place à leur nouvel environnement : elles devront suivre les conditions climatiques pour ne pas disparaitre. L’avenir s’annonce donc particulièrement chaud, avec des températures qui chambouleront tous les écosystèmes terrestres et marins tels que nous les connaissons.

Sur la plage ensoleillée, coquillages et crustacés se font cuire au court-bouillon

Ici s’arrête notre analyse scientifique de la situation : on sait pertinemment qu’on se dirige vers des changements climatiques drastiques, et à présent on est même capable d’imaginer clairement à quoi ressembleront nos conditions environnementales par comparaison avec ce que la Terre a déjà connu par le passé. En clair, il va faire chaud !

D’un point de vue plus personnel, je tenais à terminer sur une réflexion qui n’engage que moi à propos du changement climatique. D’une part, l’humanité sera – et est déjà – responsable de la disparition de nombreux écosystèmes et espèces uniques, qui auront des impacts directs sur le bien-être des populations humaines : sans dresser une liste exhaustive, je pense à la perte potentielle de nouvelles molécules à usage médical qui pourraient se trouver dans les plantes des forêts tropicales indonésiennes, actuellement défrichées pour y installer des plantations de palmiers à huile ; ou encore, le pompage compulsif de l’eau du Mississippi aux États-Unis, qui engendre des sécheresses épouvantables dans des endroits auparavant naturellement irrigués ; ou bien la perte des récifs coralliens suite à l’acidification des océans, ayant des conséquences directes sur la protection des rivages adjacents où habitent un grand nombre de personnes. Pour finir, il me semble probable que notre société actuelle ne puisse pas faire face à tous ces changements et qu’en conséquence, elle finisse par s’effondrer, suite aux – trop – nombreuses manifestations d’un climat changeant (sécheresses répétées, ouragans et tempêtes tropicales violents, perte des surfaces cultivables, etc). Attention, je ne dis pas que l’humanité en tant qu’espèce Homo sapiens va disparaitre, mais que notre système entier sera grandement chamboulé par tous ces changements globaux.
Et sur une note plus positive, eh bien… disons qu’on pourra profiter de la plage à Dunkerque en plein mois de décembre sans risquer de se geler les orteils !

A quoi sert la taxonomie ?

Article rédigé à quatre mains par Battle et Boris

Salut tout le monde. Cette fois, exceptionnellement, on ne va pas parler de botanique ou d’écologie des milieux humides. Enfin, si, un peu quand même. Mais d’une manière différente.

Si nous écrivons cet article, c’est pour réagir à une situation qui nous met en rogne, en pétard, qui fait « chialer en ostie », comme on pourrait dire au Québec. Il s’agit des coupes budgétaires qui affectent le Royal Botanic Garden situé à Kew, dans la banlieue de Londres. David Attenborough, que vous connaissez peut être pour ses émissions documentaires sur la BBC, émet un plaidoyer à l’attention du gouvernement pour stopper cette hémorragie financière (avec en prime une visite des jardins par David ).

Pour ceux qui ne le savent pas, le jardin de Kew est non seulement un endroit splendide à visiter quand il fait beau – enfin, quand il ne pleut pas trop, c’est Londres tout de même – mais c’est aussi l'un des plus grands jardins botaniques au monde… et surtout, c’est un endroit où sont stockés des milliers de spécimens vivants et en collection d’herbier.

Dans une des serres du Jardin de Kew [source]

La serre à palmiers [source]

Oui bon, et alors ? Qu’est ce qu’on en a à faire si le jardin n’est plus subventionné par le gouvernement du Royaume-Uni ? Après tout, moins d’argent pour le jardin c’est peut être plus d’argent pour des domaines utiles comme les hôpitaux, les transports en commun… ?

Sauf que. Oui. Voilà. C’est là que le bât blesse : à quoi ça sert, un endroit comme ça ? Qui y travaille vraiment ? Eh bien, les gens qui travaillent dans ce complexe sont les taxonomistes. Et c’est vrai que d’un point de vue strictement financier, payer des gens pour aller étudier des mousses tropicales endémiques d’une montagne africaine, eh bien, ça ne rapporte pas grand-chose et ça ne produit pas d’espèces sonnantes et trébuchantes.

D’un autre côté, comme le faisait si bien remarquer un des profs de master (René Zaragüeta i bagils, pour ne pas le nommer), à quoi sert l’art ? à quoi sert la musique ? à quoi sert le sport de haut niveau ? (pensons par exemple aux Jeux Olympiques… techniquement, ça crée des emplois mais de manière très ponctuelle). On n’est pas les premiers à se poser la question, loin de là : le Guardian écrit un article là-dessus que nous allons nous empresser de commenter, pour ceux qui ne lisent pas l’anglais. Dans cet article, le journaliste se demande également à quoi peuvent bien servir les taxonomistes à la société… Et puis il réfléchit à différentes choses concernant l’agronomie, par exemple : si on ne peut pas identifier correctement les insectes ravageurs, les champignons, ou autres mangeurs de plantes, comment peut-on lutter contre eux et préserver nos cultures ? Si on ne fait que conserver ce qu’on connait déjà, sans chercher à connaître les nouvelles espèces présentes dans la nature, comment trouver la prochaine molécule qui nous permettra de venir à bout du cancer définitivement ? Comment améliorer nos cultures et les rendre moins polluantes en remplaçant les engrais par des interactions entre la faune du sol et les végétaux, si on ne comprend pas toutes ces interactions ?

L’air de rien ce qu’on est en train de vous dire, c’est que le travail des taxonomistes constitue la base de notre compréhension du monde vivant, allant des organismes qui parasitent les roses de votre jardin aux écosystèmes complexes que le culte du pétrole et du rendement des cultures dévastent. Et sans comprendre, on ne peut ni anticiper, agir et se prémunir, ni prétendre qu’on ne détériore pas en agissant tel qu’on le fait.

Heureusement, les taxonomistes continuent petit à petit de découvrir les trésors cachés de la nature. Comme en témoigne cet article du Monde, des espèces sont trouvées nouvelles pour la science chaque année (c'est-à-dire que ces espèces sont référencées par les scientifiques dans les collections des musées d’histoire naturelle… il faudra faire un article là-dessus un jour, d’ailleurs). L’ensemble de ces organismes, connus de longue date ou récemment identifiés, est la clé pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes. L’un d’entre eux pourrait bien être la clé pour lutter contre une espèce invasive, ou bien être un élément central pour la pérennité de certaines plantes. Ou encore certains seront peut-être indispensables pour expliquer les liens de parenté qui existent entre plusieurs groupes d’espèces déjà connus !

Pour en revenir à l’histoire du Jardin de Kew, le Guardian (encore lui !) explique pourquoi ce jardin est essentiel à la compréhension du monde qui nous entoure. Ce n’est pas juste un jardin « pour faire joli » encore une fois. Mais songez bien à une chose, qui est magnifiquement expliquée dans cet article : pour comprendre la diversité des organismes à la surface de notre planète ainsi que les liens qu’ils ont les uns avec les autres, il faut l’étudier avant toute chose. L’objectif n’est pas de la protéger bêtement, comme si elle était sous une cloche, mais plutôt de la protéger intelligemment, sous l’égide de son évolution naturelle et en considération des activités humaines. Prenons un fait concret : qui, dans l’assistance, boit du café le matin ? Bon, au vu des réactions, on va dire que 80% des personnes adultes qui lisent ce blog boivent du café. Imaginez-vous que d’ici la moitié de ce siècle, on aura perdu plus de 90% de l’habitat naturel de l’arabica en Afrique… Ah ouais, tout de suite, quand ça touche le petit déj’, ça devient plus important. Vous vous imaginez, payer votre café le quadruple du prix qu’il coûte actuellement ? Sans compter qu’au final, bah, plus de café du tout, c’est parfaitement envisageable. Ça serait dommage d’en arriver là, alors qu’il suffit laisser leur place à quelques scientifiques pour garantir du café à tous nos descendants !

Que peuvent faire les taxonomistes dans tout ça ? Leur travail. Oui oui, tout simplement : en apprenant à mieux connaître les différentes espèces et en transmettant leur savoir aux écologues. Les interactions, ce sont la clé de l’avenir, à la fois entre les organismes constituant les écosystèmes, mais aussi entre les chercheurs. Sans interactions, pas d’écosystème et pas de grandes découvertes permettant leur compréhension et pour certains leur maintien. Le meilleur exemple pour vous illustrer ça, c’est notre blog : comme vous le savez on a chacun notre domaine d’expertise (Boris, la botanique, Nicobola, les petites bêtes...), mais si on n’interagissait pas et qu’on ne contribuait pas tous aux productions des autres, on ne pourrait pas vous offrir des articles de la même qualité. On s’enrichit systématiquement de ce que les autres nous apportent. Ça nous permet de mieux fonctionner. Et bien c’est exactement la même chose pour un écosystème, et pour la communauté des chercheurs. Et les taxonomistes font partie du socle fondateur de cette communauté, car sans connaître les briques constitutives des écosystèmes, nul ne peut prétendre comprendre son fonctionnement.

Cet autre article publié dans le journal Nature démontre le déclin des études et de l’intérêt des étudiants pour le domaine de l’histoire naturelle – parfois initié par le manque de cours de qualité dans ce domaine dans les universités. En effet, cette partie de la science est souvent vue comme étant rébarbative voire obscure pour beaucoup d’étudiants… qui s’intéressent à des domaines plus « sexy » comme la biologie moléculaire ou la biochimie. Nous savons de quoi nous parlons, ayant été ces étudiants en première année, et récoltant pas mal d’incompréhension de la part des autres étudiants quand nous parlions de faire de la botanique, de l’entomologie, de l’écologie plus tard. Bah ouais, apprendre les noms des plantes en latin, c’est pas forcément très glamour, et les dissections, ça sent pas toujours très bon. Mais en faisant ça, nous avons appris comment on regroupait les organismes et nous avons vraiment pu voir sur quels critères s’établissaient les classifications, sans oublier les différentes manières de décrire les organismes dans leur entier ! Il existait certains étudiants qui travaillaient en laboratoire sur un organisme… qu’ils n’avaient jamais pu voir ou toucher dans son entier ! Bon, je dis pas, quand c’est une bactérie ou un virus, c’est pas facile. Quand il s’agit d’un macro-organisme, le voir ne serait-ce qu’une seule fois dans son ensemble et le remettre dans son contexte naturel ne pourrait-il pas rendre plus concret et plus palpable les questions que l’on se pose ? Prendre ce recul, ne pourrait-il pas déjà apporter des questions ?

Le fonctionnement d’une petite partie d’un organisme n’est pas indépendant du reste. Et il en est de même pour les écosystèmes, les plantes ne fonctionnent pas indépendamment des micro-organismes et les herbivores ne pourraient pas vivre de façon autonome sans les végétaux, etc. Si on connaît bien l’objet de l’étude et le contexte dans lequel il évolue, on répond déjà pour moitié à nos questions. Pour en revenir à cet article, une phrase est mise en avant : “No biology student should get a diploma without at least a single course in identifying organisms.” Ce qui signifie, à peu de choses près, qu’« aucun étudiant en biologie ne devrait obtenir de diplôme sans avoir suivi au moins un cours d’identification des organismes ». Attention, ça ne veut pas dire que les étudiants doivent revenir au parchemin et à la plume d’oie pour apprendre des listes d’organes et d’organismes à la lueur de la bougie, bien sûr que non. Il faudrait simplement que les nouvelles méthodes scientifiques soient mélangées, mixées, avec les méthodes plus traditionnelles, pour en retirer un ensemble de connaissances encore plus solide et permettant d’aller encore plus loin dans la compréhension du monde vivant. Ce n’est pas parce qu’on gagne de nouveaux outils de travail que les anciens sont obsolètes ; bien au contraire, cela représente juste plus de potentialité pour pouvoir faire avancer le savoir universel un peu plus vite et un peu plus loin.

En conclusion, nous avons écrit cet article dans le but de vous (nous ?) faire réfléchir sur l’importance de la taxonomie et du travail des taxonomistes dans la vie de tous les jours. Parce que connaître ce qui nous entoure nous permet de mieux le protéger, et par la même occasion, de mieux nous protéger, parce qu’il ne faut pas oublier que nous-mêmes, nous faisons partie d’un tout (rappelez-vous… les interactions !!). En tant qu’humains, nous avons le devoir et la responsabilité de comprendre et préserver les organismes autour de nous, afin de nous préserver nous-mêmes.

Plus imposant que Facebook et surtout incontournable, les réseaux écologiques!

Ça fait quelques temps que je n'ai pas publié d'articles sur le blog, et pour cause, depuis un peu plus de 3 mois, j'ai commencé une thèse dans un super laboratoire de la Franche-Comté (le comté, la cancoillote, le mont d'or et la saucisse sont devenus mon quotidien ;) ). Lorsque mes amis me demandent sur quoi je travaille, ils restent bloqués quelques secondes quand je leur énonce le titre de ma thèse.... Ils ne comprennent pas tout. Faisons un petit essai: "Modélisation du réseau trophique microbien des tourbières à Sphaignes".... Alors? Sur quels mots avez-vous coincés? A mon grand étonnement, ce n'est pas le mot "modélisation" qui pose problème le plus souvent, mais l'expression "réseau trophique". En fait, ça fait tellement longtemps que je fais de l'écologie qu'elle me parait pleine de sens et j'en ai vite oublié que ça n'était pas le cas pour tout le monde. 

Donc voilà une petite explication de ce que sont les réseaux trophiques, et les réseaux écologiques de façon générale.

Les relations entre l’ensemble des être vivants de la planète sont structurées au sein de réseaux écologiques.  Vous vous demandez ce qu’est un réseau écologique ? 

Un réseau, vous savez ce que c’est… Facebook, tweeter sont des réseaux sociaux, Viadeo, LinkedIn des réseaux socio-professionnels, votre club de foot, de rugby, de yoga ou de tennis constitue votre réseau sportif, et votre famille et vos amis appartiennent à votre réseau proche. Avec tous ces exemples, vous aurez compris qu’un réseau c’est une toile constituée d’éléments (dans mes exemples, les éléments sont des personnes) reliés entre eux.

Le réseau Facebook mondial par Paul Butler

Mais alors un réseau écologique c’est quoi ? 

Un réseau écologique repose sur les relations écologiques. Les relations écologiques sont toutes les interactions positives, négatives ou neutres qui existent entre les espèces d’une communauté au sein d’un environnement donné. Les interactions positives peuvent être par exemple des symbioses ou du mutualisme et les interactions négatives sont la plupart du temps de la prédation, du parasitisme et de la compétition. Ainsi trois types de réseaux font plus particulièrement l’objet de recherche : les réseaux mutualistes (1% des recherches), les réseaux parasites (4% des recherches) et les réseaux trophiques (94% des recherches).

Illustration proposée par Elisa Thébault, Alix Sauve et Collin Fontaine pour la Chaire Modélisation mathématique et Biodiversité

De très récents travaux mêlent les deux types d’interactions positive et négative que sont respectivement le mutualisme et la prédation. Elisa Thébault et Colin Fontaine ont initié des travaux dans ce domaine en montrant en 2010 que le type d’interaction avait un impact sur la stabilité de la communauté.  (Pour en savoir plus, le blog Naked Science nous fait un point sur l’article publié dans Science).

Mais comme je l’ai précédemment mentionné, la plupart des réseaux écologiques étudiés sont des réseaux trophiques. Mais pourquoi ? Un réseau trophique est ce que le commun des mortels appelle une chaine alimentaire. Sauf que la notion de chaine suppose un schéma linéaire : Une ressource (une plante ou de la matière morte) mangé par un consommateur primaire, lui-même chassé et mangé par un prédateur plus gros. C’est ce que pensaient aussi les scientifiques au début des recherches dans ce domaine avant de se rendre compte de la complexité des communautés biologiques.

Un réseau trophique constitue un schéma plus complexe où chaque élément du réseau peut manger, être mangé par, et être en compétition avec plusieurs autres éléments.

D’autre part les réseaux trophiques sont présents dans tous les types de milieux, dans tous les environnements possible et imaginable, à partir du moment où il y a de la vie. Ils concernent tous les organismes donc peuvent être observés à différentes échelles d’observation, de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique.

Représentation d'un réseau trophique marin (source: Ifremer)

En milieu marin, le réseau est constitué d’algues, de micro-organismes comme le phytoplancton et le zooplancton, d’invertébrés divers, de poissons au régime alimentaire varié ainsi que d’espèces de niveau trophique élevé, c’est-à-dire qu’ils sont les consommateurs terminaux. Ces derniers constituent une impasse pour les flux de matière à l’exception de leur prédation par l’homme. A leur mort, ils se décomposeront et se transformeront en particules pour être à nouveau en partie disponible à la consommation par d’autres organismes.  

Schéma d'un réseau trophique présent à la surface du sol

Le réseau trophique du sol est étudié à l’échelle des micro-organismes (les bactéries et les champignons) et de la méiofaune (la faune de l’ordre de 1 à 100 mm) mais inclue également certaines espèces de rongeurs ou de petits mammifères (comme la taupe !). La source initiale de matière dans ces écosystèmes est constituée des végétaux et leur débris qui forment la litière ainsi que l’humus, couche superficielle du sol constituée à la fois de débris végétaux, de matière organique (c’est-à-dire composée de carbone) morte et de particules minérales très fines.

Représentation schématique du réseau trophique au sein de la communauté des micro-organismes de la tourbière (Source: Karimi)

Dans les zones humides telles que les tourbières, on peut trouver des communautés particulières et donc des réseaux trophiques associant des organismes habituellement aquatiques comme du microphytoplancton, des cyanobactéries ou des rotifères (une sorte de microzooplancton assez mignon … mais pour en savoir un peu plus, je vous renvoie au blog de Nicobola) et des organismes terrestres comme les plantes vasculaires et les champignons. Ils mêlent des espèces de tous les groupes du vivant, les bactéries, les protozoaires, les métazoaires et les plantes. On peut voir que les relations trophiques sont très nombreuses et ne permettent pas d’établir un schéma linéaire.

Tous ces réseaux sont étudiés de différentes manières par les chercheurs. Ils sont observés sur le terrain, c’est ce qu’on appelle le travail in situ. Ce type d’approche permet d’avoir une idée des principales relations trophiques liant les organismes d’une communauté. Suite à des échantillonnages, ils sont étudiés en laboratoire ou ex situ. Ces expériences permettent de quantifier plus précisément les relations, par exemple par des mesures d’ingestion et de taux de prédation ou des techniques d’isotopie (qui utilisent une version radioactive de certaines molécules pour pouvoir les suivre et les doser), ou d’identifier des interactions trophiques difficiles à observer in situ en utilisant des méthodologies de pointe telles que la méta-génomique, c’est-à-dire le séquençage de l’ADN du contenu du tube digestif (on peut ainsi identifier toutes les espèces consommées par un organisme). Enfin la dernière approche consiste à modéliser les réseaux trophiques grâce à toutes les informations qui ont été accumulées à leur sujet. Ce type de travail permet d’avoir une idée des flux de matière entre les espèces, du taux de recyclage des molécules dans le réseau, du nombre de chemins différents qu’une molécule peut emprunter dès son entrée dans le réseau, de connaitre l’efficacité de transfert de molécule d’un consommateur à son prédateur et plein d’autres renseignements sur le fonctionnement de la communauté. D’autres informations obtenues à partir du travail de modélisation concernent la stabilité de l’écosystème (c’est-à-dire si une perturbation le modifiera facilement ou alors s’il sera résistant aux perturbations) ou la redondance au sein de la communauté (en d’autres termes, est-ce que certaines espèces exercent la même fonction ?). On peut aussi mettre en évidence certains organismes à fonctions particulières qui peuvent fortement dépendre ou fortement modifier les autres organismes du réseau trophique ; ces organismes peuvent être appelés des organismes ingénieurs dans certains cas et des bio-intégrateurs dans d’autres cas. Mais quelque soit le rôle de chaque organisme, sa participation à un réseau trophique fait de lui un élément structurant de la communauté et un rouage du fonctionnement de l’écosystème.

Vous aurez compris que pour connaître ces structures complexes que sont les réseaux trophiques, des méthodes presque aussi complexes sont utilisées, mais rien n’est trop bien pour comprendre ce qui se passe sur notre petite planète !

Tout comme les réseaux trophiques, les réseaux mutualistes ou parasites sont complexes à étudier et à comprendre. Les flux étudiés ne sont plus des molécules fournissant de l’énergie mais d’autres types (par exemple, le pollen dans le cas de réseaux mutualistes plante-pollinisateur). Tous ces types de réseaux sont indispensables au bon fonctionnement des écosystèmes et à tous les services qu’ils peuvent nous rendre.